1、 I EDA 技术课程设计任务书 班级： 姓名： 学号： 设计题目： 简易 CPU 系统 一、设计目的 进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力；掌握 EDA 设计的一般方法； 熟悉一种 EDA 软件， 掌握一般 EDA 系统的调试方法； 利用 EDA 软件设计一个电子技术综合问题，培养 VHDL 编程、书写技术报 告的能力。为以后进行工程实际问题的研究打下设计基础。 二、设计任务 用 VHDL 设计一个 4 位 CPU。要求具备 CPU 的基本组成：运算器、控 制器和寄存器；可以实现两个操作数的五种基本算术运算：加法运算、带进 位的加法运算、减法运算、带借位的减法运算和乘法运算
2、；四种逻辑运算： 与运算、或运算、非运算、异或运算；以及程序跳转的功能。对设计电路进 行波形仿真、定时分析，下载电路实现 CPU 的预定功能，同时给出设计电路 占用芯片资源的基本情况。 三、设计要求 （1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应课题的背景、意 义及现状研究分析。 （2）通过课题设计，掌握计算机组成原理的分析方法和设计方法。 （3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计和实验结果。 （4）学生应抱着严谨认真的态度积极认真查阅相应文献以及实现，给出 II 分析、设计。 四、设计时间安排 查找相关资料（1 天） 、设计并绘制系统原理图（2 天） 、编写 VHDL 程 序（
3、2 天） 、调试（2 天） 、编写设计报告（2 天）和答辩（1 天） 。 五、主要参考文献 1 江国强编著. EDA 技术与实用(第三版). 北京： 电子工业出版社， 2011. 2 曹昕燕，周凤臣.EDA 技术实验与课程设计.北京：清华大学出版 社,2006.5 3 阎石主编.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，2003. 指导教师签字： 年 月 日 I 简易 cup 系统 摘 要 EDA(electronic design automation)技术是现代电子工程领域的一门新兴 的电子设计技术。它大大缩短了集成电路的设计周期，提高了生产效率。 VHDL（Very High Speed
4、Integrated Circuit(VHSIC) Hardware Description Language）作为 IEEE 标准所规范的硬件描述语言，目前正在电子系统设计 领域获得广泛应用。 Quartus II是Altera公司最新推出的EDA开发工具。 Quartus II支持VHDL 和 Verilog硬件描述语言（HDL）的设计输入、基于图形的设计输入方式。 Quartus II 软件可以将设计、综合、布局和布线以及系统验证全部都整合到一 个无缝的环境中。 本论文主要研究的是借助 Altera 公司的 Quartus II4.0 软件开发工具,采用 VHDL 硬件描述语言作为输入方
5、式， 采用分层次， 分模块的设计方法， 对 CPU 的各个模块进行了描述，综合和仿真。该 4 位微处理器取代了手工插线的实 验方法， 采用 EDA 技术设计并在实验台上对设计进行了验证， 并最终将处理 器下载到实验台上，为硬件教学实验改革提供了一个新的尝试。在各个功能 模块的实现中主要使用了自顶向上的设计方法。先实现寄存器，再实现寄存 器组，最后将各个器件和模块之间互连，得到顶层设计图。 关键词关键词： 4 位微处理器;Quartus II;VHDL;CPU 系统 II 目 录 第一章 绪论 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1.1 概述 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.2
6、设计目的和意义 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.3 系统的开发环境 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.3.1 EDA 技术简介 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.3.2 VHDL 语言简介 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1.3.3 QUARTUS II 简介 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 第二章 总体设计 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 2.1 微处理器技术 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.2 CPU 的结构 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.2.1 算术逻辑单元 ALU . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.2.2 寄存器组 RS 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.2.3 控制单元 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.2.4 总线 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.3 指令系统的设计 错误错误!
